CN107734011A - 无线实时社区医疗保健监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了无线实时社区医疗保健监测系统，包括无线传感器网络和医疗保健监测计算机，所述的无线传感器网络包括医疗监测传感器节点、簇头节点和基站节点，基站节点通过串口或者网络接口和医疗保健监测计算机连接。本发明使得用户在不影响日常生活的情况下获得较准确的生理参数，病患在家里就可享受和在医院同样的治疗服务。

Description

无线实时社区医疗保健监测系统

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，具体涉及无线实时社区医疗保健监测系统。

背景技术

相关技术中，医疗模式是以治疗为中心，患者到医院检查身体，有时身上连接很多医疗传感器导线，这些导线通向床边监控仪器，这样可采集到人体的ECG心电信号、血压、体温、血氧饱和度等生理特征数据，这种检查方式除了容易造成被测患者心理紧张影响数据精度外，同时对病人的日常生活也带来诸多不便。针对大医院不堪重负，病人去医院看病花费贵和不方便等难题，基于社区医疗和家庭保健的医疗模式正在兴起，网络化远程可佩戴监护设备的使用，大大方便了患者，使得疾病早发现早治疗成为可能，人们的生活品质得到提高，因而医疗模式也从治疗为主向预防为主转变。

发明内容

针对上述问题，本发明提供无线实时社区医疗保健监测系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了无线实时社区医疗保健监测系统，包括无线传感器网络和医疗保健监测计算机，所述的无线传感器网络包括医疗监测传感器节点、簇头节点和基站节点，基站节点通过串口或者网络接口和医疗保健监测计算机连接。

优选地，所述医疗保健监测计算机包括带本地数据库的本地医疗保健监测计算机和带远程数据库的远程医疗保健监测计算机；基站节点通过串口或网络接口与本地医疗保健监测计算机或远程医疗保健监测计算机连接，本地医疗保健监测计算机和远程医疗保健监测计算机通过有线相连。

本发明的有益效果为：利用无线多通道数据传输方式，使得人们在家或社区内就可以把人体相关生理特征信号，通过无线传感器网络实时向本地或远程医疗保健监测计算机传送，医疗保健监测计算机可根据病患不同的病况回送告警信号、诊断结果和用药指导等反馈情况，反馈信息可以选用短信、电话或网络邮件通知方式，这种采用无线传感器网络的无线实时传输方式，可以减少或去除床边监控仪器与人体医疗传感器之间的连线，使得被监护人能够拥有较多的自由活动空间，在不影响日常生活的情况下获得较准确的生理参数，病患在家里就可享受和在医院同样的治疗服务，既节省了医疗费用，同时又实现了病人在无拘束状态下的监护，提高病人的康复率和生活质量。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1本发明的结构框图；

图2是本发明医疗保健监测计算机的结构框图。

附图标记：

无线传感器网络1、医疗保健监测计算机2、本地医疗保健监测计算机3、远程医疗保健监测计算机4。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1、图2，本实施例提供的无线实时社区医疗保健监测系统，包括无线传感器网络1和医疗保健监测计算机2，所述的无线传感器网络1包括医疗监测传感器节点、簇头节点和基站节点，基站节点通过串口或者网络接口和医疗保健监测计算机2连接。

在一个实施例中，所述医疗保健监测计算机2包括带本地数据库的本地医疗保健监测计算机3和带远程数据库的远程医疗保健监测计算机4；基站节点通过串口或网络接口与本地医疗保健监测计算机3或远程医疗保健监测计算机4连接，本地医疗保健监测计算机3和远程医疗保健监测计算机4通过有线相连。

其中，所述的医疗监测传感器节点用于采集用户的生理特征数据，并将采集的生理特征数据传输给相应的簇头节点，簇头节点接收簇内医疗监测传感器节点的生理特征数据，并与自身采集的生理特征数据进行融合，最终发送至基站节点。

本发明上述实施例利用无线多通道数据传输方式，使得人们在家或社区内就可以把人体相关生理特征信号，通过无线传感器网络1实时向本地或远程医疗保健监测计算机传送，医疗保健监测计算机2可根据病患不同的病况回送告警信号、诊断结果和用药指导等反馈情况，反馈信息可以选用短信、电话或网络邮件通知方式，这种采用无线传感器网络1的无线实时传输方式，可以减少或去除床边监控仪器与人体医疗传感器之间的连线，使得被监护人能够拥有较多的自由活动空间，在不影响日常生活的情况下获得较准确的生理参数，病患在家里就可享受和在医院同样的治疗服务，既节省了医疗费用，同时又实现了病人在无拘束状态下的监护，提高病人的康复率和生活质量。

在一个实施例中，所述的簇头节点在分簇时从医疗监测传感器节点中选出，具体为：

(1)在每一轮的簇头节点竞选中，任意医疗监测传感器节点确定自身竞选为簇头节点的概率，概率的确定公式为：

式中，表示医疗监测传感器节点竞选为簇头节点的概率，为医疗监测传感器节点的邻居节点数目，表示医疗监测传感器节点的邻居节点中能量耗尽的节点数目，表示发送、接收电路的能耗，为自由空间信道模型的功率放大常数，为医疗监测传感器节点的通信半径，为融合1bit的生理特征数据报所需耗费的能量，为多径衰减信道模型的功率放大常数，为医疗监测传感器节点到基站的距离；

其中邻居节点为位于医疗监测传感器节点通信范围内的其他医疗监测传感器节点，簇内生理特征数据传输采用自由空间信道模型，簇间生理特征数据传输采用多径衰减信道模型；

(2)医疗监测传感器节点随机选择一个0到1之间的数字，如果选择的数字小于，则医疗监测传感器节点当选为临时簇头节点；

(3)若一个临时簇头节点的剩余能量大于其所有的邻居临时簇头节点，则自动成为真正的簇头节点，否则放弃簇头节点竞选。

本实施例先进行临时簇头节点的竞选，并进一步在临时簇头节点中选择真正的簇头节点，避免了相邻的医疗监测传感器节点同时被选为簇头节点，且使得簇头节点的选择具有一定程度的随机性，可更好地均衡医疗监测传感器节点间的能耗；

在临时簇头节点的竞选中，考虑到医疗监测传感器节点成为簇头节点时的收益、医疗监测传感器节点的邻居节点数目以及医疗监测传感器节点到基站的距离，最终计算医疗监测传感器节点竞选为簇头节点的概率，以该概率来决定医疗监测传感器节点是否当选为临时簇头节点，使得医疗监测传感器节点能够在最小化能耗和提供网络服务之间获得更好的均衡，从而更有效地节省医疗监测传感器节点的能耗，延长无线传感器网络1的生命周期，保障医疗保健监测系统的有效运作。

在一个实施例中，当所有簇头节点被确定后，医疗监测传感器节点从自己的邻居簇头节点中选择含有邻居医疗监测传感器节点数目最小的一个作为自己的簇头，并在通信半径内广播加入消息，对应的簇头节点接收到该广播消息后发送确认加入消息，其他没有邻居簇头节点的医疗监测传感器节点接收到广播消息后，根据该广播消息选择一个状态值最优的邻居节点作为中继加入到邻近的簇，其中邻居节点的状态值计算公式为：

式中，表示医疗监测传感器节点的第个邻居节点的状态值，为医疗监测传感器节点的第个邻居节点的当前剩余能量，表示医疗监测传感器节点与其第个邻居节点间的距离，表示医疗监测传感器节点的第个邻居节点与医疗监测传感器节点的簇头节点之间的距离，表示医疗监测传感器节点与其簇头节点之间的距离，为设定的状态值下限。

本实施例设定了简单有效的分簇路由协议，该协议中，医疗监测传感器节点从自己的邻居簇头节点中选择含有邻居医疗监测传感器节点数目最小的一个作为自己的簇头，没有邻居簇头节点的医疗监测传感器节点选择一个状态值最优的邻居节点作为中继加入到邻近的簇，分簇效率较高，且中继的选择考虑了邻居节点的当前剩余能量和距离因素，有利于保障簇内生理特征数据传输的可靠性，节省簇内生理特征数据传递到簇头节点的能耗。

在一个实施例中，当簇头节点离基站为多跳距离时，簇头节点选择离基站更近的簇头节点作为自己的路由节点以转发自身融合的生理特征数据，具体包括：

(1)簇头节点将距离基站更近的邻居簇头节点作为自己的临时路由节点，存入集合，并计算集合中各临时路由节点的能量代价值：

式中，表示集合中第个临时路由节点的能量代价值，为簇头节点与该第个临时路由节点之间的距离，表示该第个临时路由节点与基站之间的距离，为集合中第个临时路由节点所在簇的医疗监测传感器节点数目；

(2)对临时路由节点按照能量代价值由小到大的顺序进行排序，选择前1/2的临时路由节点作为最终路由节点候选者，并存入集合；

(3)簇头节点从集合中选择当前剩余能量最多的簇头节点作为自己最终的路由节点。

本实施例提出了一种针对于簇头节点的路由节点选择策略，该策略考虑了邻居簇头节点的能量代价值以及当前剩余能量，在能量代价值较小的簇头节点中选择当前剩余能量最大的簇头节点作为最终的路由节点，一方面能够节省路由节点选择成本，另一方面能够较小化转发生理特征数据的能耗，均衡不同簇头节点间的簇间生理特征数据的负担，节省无线传感器网络1的能量，从而有益于延长无线传感器网络1的生命周期，节省无线实时社区医疗保健监测系统的运行成本。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.无线实时社区医疗保健监测系统，其特征是，包括无线传感器网络和医疗保健监测计算机，所述的无线传感器网络包括医疗监测传感器节点、簇头节点和基站节点，基站节点通过串口或者网络接口和医疗保健监测计算机连接。

2.根据权利要求1所述的无线实时社区医疗保健监测系统，其特征是，所述医疗保健监测计算机包括带本地数据库的本地医疗保健监测计算机和带远程数据库的远程医疗保健监测计算机；基站节点通过串口或网络接口与本地医疗保健监测计算机或远程医疗保健监测计算机连接，本地医疗保健监测计算机和远程医疗保健监测计算机通过有线相连。

3.根据权利要求2所述的无线实时社区医疗保健监测系统，其特征是，所述的医疗监测传感器节点用于采集用户的生理特征数据，并将采集的生理特征数据传输给相应的簇头节点，簇头节点接收簇内医疗监测传感器节点的生理特征数据，并与自身采集的生理特征数据进行融合，最终发送至基站节点。

4.根据权利要求1所述的无线实时社区医疗保健监测系统，其特征是，所述的簇头节点在分簇时从医疗监测传感器节点中选出，具体为：

(1)在每一轮的簇头节点竞选中，任意医疗监测传感器节点确定自身竞选为簇头节点的概率，概率的确定公式为：

式中，表示医疗监测传感器节点竞选为簇头节点的概率，为医疗监测传感器节点的邻居节点数目，表示医疗监测传感器节点的邻居节点中能量耗尽的节点数目，表示发送、接收电路的能耗，为自由空间信道模型的功率放大常数，为医疗监测传感器节点的通信半径，为融合1bit的生理特征数据报所需耗费的能量，为多径衰减信道模型的功率放大常数，为医疗监测传感器节点到基站的距离；

其中邻居节点为位于医疗监测传感器节点通信范围内的其他医疗监测传感器节点，簇内生理特征数据传输采用自由空间信道模型，簇间生理特征数据传输采用多径衰减信道模型；

(2)医疗监测传感器节点随机选择一个0到1之间的数字，如果选择的数字小于，则医疗监测传感器节点当选为临时簇头节点；

(3)若一个临时簇头节点的剩余能量大于其所有的邻居临时簇头节点，则自动成为真正的簇头节点，否则放弃簇头节点竞选。

5.根据权利要求4所述的无线实时社区医疗保健监测系统，其特征是，当所有簇头节点被确定后，医疗监测传感器节点从自己的邻居簇头节点中选择含有邻居医疗监测传感器节点数目最小的一个作为自己的簇头，并在通信半径内广播加入消息，对应的簇头节点接收到该广播消息后发送确认加入消息。

6.根据权利要求5所述的无线实时社区医疗保健监测系统，其特征是，其他没有邻居簇头节点的医疗监测传感器节点接收到广播消息后，根据该广播消息选择一个状态值最优的邻居节点作为中继加入到邻近的簇，其中邻居节点的状态值计算公式为：

式中，表示医疗监测传感器节点的第个邻居节点的状态值，为医疗监测传感器节点的第个邻居节点的当前剩余能量，表示医疗监测传感器节点与其第个邻居节点间的距离，表示医疗监测传感器节点的第个邻居节点与医疗监测传感器节点的簇头节点之间的距离，表示医疗监测传感器节点与其簇头节点之间的距离，为设定的状态值下限。